肌肉的收缩，神经的活动，在古罗马医学家盖伦看来，那是一种叫做"动物灵液"的功能。千百年来，盖伦的学说，一直统治着西方医学界。
后来，两位德国医生打开了狗的头盖骨。当他们刺激狗脑的某一部位时，狗的腿部肌肉发生了收缩，而狗是被麻醉着的。按他们原来的想象，不应该出现这种现象。他们经过反复多次的试验，证明狗脑的这个部位和肌肉有关。于是，他们把这个部位定名为"运动区"。
有个法国医生用猿猴试验后，进一步发现，"运动区"的某一点只使某一组的肌肉动作：如有的只管手指头，有的只管脚趾头。他还证明，脑子一侧永远管着身体对侧的活动。因此，当我们看到有人右半身瘫痪时，就可以知道他的左边脑子有病了。
医学家通过实验还发现，脑子里除了有专管动作的"运动区"外，还有专管说话的"语言区"，专管写画的"书写区"，专管看东西的"视觉区"，专管听声音的"听觉区"，专管闻香臭的"嗅觉区"，专管品味道的"味觉区"等等，共１００多个"区"呢。这些"区"，通常都分布在脑的一定部位。哪个"区"出了毛病，就表明大脑在哪个方面受到了损害。例如，视觉区坏了，即使有眼有珠，也视而不见；听觉区坏了呢，即使在枪炮轰鸣的战场上，依旧会充耳不闻的。
巴甫洛夫后来又有了新的发现。他曾经把一个狗的"视觉区"切除了。他原先估计，这只狗一定成了什么也"看"不到的瞎子了。然而，他发现，这狗竟然仍能区别光线的明暗和物体的简单形状。于是巴甫洛夫认为，已经没有"视觉区"的狗还有这种简单的视觉能力，说明除"视觉区"外，还会有一些"分散性"的视觉机能。也就是说，脑子上面的这个特殊区与那个特殊区之间，并不像刀切的那样界限分明。但是，如果把狗的"视觉区"周围的大脑皮层全部切除，那它的眼睛也就真正"瞎"了。
因为发现了脑子有一定的"功能区"，所以，医生也就可以根据病人的一些特殊行为，来判断脑子病变的部位了。例如，有人从床上起来，向厕所走去，但尚未走到厕所，就莫名其妙地小便到裤子里了；也有时，病人虽然走到了厕所，但却尿到厕所的门上。这种情况，常是大脑额叶部有病的表现。有的人突然有几小时或几天的意识混乱，做出一些没有动机的行为来，如当众脱衣等，这常是大脑源叶部有病的表现。有些老年人头不停地摇动或手腕不停地抖动，这常是大脑深部叫"基底神经节"的地方发生病变的缘故。此外，还有人突然听不懂别人的说话，或者不能对答；有的对极普通的物件，如衣服、茶杯等，虽然看到但不认识，非要告诉他才知是什么；有的对常用的钢笔、牙刷等物，闭着眼睛摸到时不认识，非要亲眼看一看才知是什么……这些，都是脑子有关功能区有病的表现。
不过，迄今为止，科学家还只是对大脑皮层认识得比较清楚，脑的１００多个功能区，基本上都在大脑皮层的"管辖"范围之内。人类的大脑皮层，呈灰色，有许多皱褶，它向四面八方伸展，几乎遮蔽了下面的"旧脑"。所谓"旧脑"，是动物进化过程中较古老的部分。大脑皮层是后来进化时形成的，所以又可称之为"新脑"。有异常发达的大脑皮层，是人类与其他动物最明显、最根本的区别，人类的种种高级神经活动，如思维、语言、创造力等等，都与大脑皮层有关。